Выбор закалочной среды для роликовой цепи из стали №45: характеристики, применение и сравнение.

Выбор закалочной среды для роликовой цепи из стали №45: характеристики, применение и сравнение.
В области машиностроения роликовая цепь является ключевым компонентом трансмиссии, и её характеристики напрямую влияют на эффективность работы и надёжность механического оборудования. Роликовые цепи из стали 45# широко используются благодаря своей низкой стоимости и умеренным механическим свойствам, а процесс закалки имеет решающее значение для повышения их твёрдости, прочности и износостойкости. Выбор закалочной среды определяет качество закалочного эффекта. В данной статье подробно рассматриваются закалочные среды, подходящие для роликовых цепей из стали 45#, чтобы помочь международным оптовым покупателям и производителям оптимизировать характеристики продукции и максимизировать коммерческую ценность.

1. Характеристики и требования к закалке роликовой цепи из стали № 45.
Сталь марки 45# — это среднеуглеродистая сталь с хорошими комплексными механическими свойствами, такими как высокая прочность, твердость и ударная вязкость, а также с хорошей технологичностью обработки, что делает ее идеальным материалом для изготовления роликовых цепей. Однако ее закаливаемость относительно низка, особенно в крупных деталях, и трудно получить однородную мартенситную структуру при закалке. Поэтому, чтобы соответствовать требованиям к роликовым цепям с точки зрения высокой прочности, износостойкости и усталостной долговечности, необходимо выбрать подходящую закалочную среду для обеспечения быстрого и равномерного охлаждения, а также для увеличения глубины закалочного слоя и улучшения общих характеристик деталей.

2. Распространенные среды для закалки и их характеристики.
(I) Вода
Вода является наиболее распространенной и недорогой закалочной средой с высокой скоростью охлаждения, особенно в высокотемпературной зоне. Это позволяет ей обеспечивать быстрое охлаждение роликовых цепей из стали 45#, что способствует формированию мартенситной структуры, тем самым повышая твердость и прочность. Например, после окончательной ковки маломодульная шестерня из стали 45# быстро зажимается и с помощью закалочной машины перемещается в водяную ванну для закалки. Твердость шестерни может достигать HRC45, при этом отсутствуют закалочные трещины, а характеристики лучше, чем при традиционных процессах. Однако скорость охлаждения воды в низкотемпературной зоне слишком высока, что может вызвать большие термические и структурные напряжения на поверхности заготовки, увеличивая риск растрескивания, особенно для деталей роликовых цепей сложной формы или больших размеров.
(II) Масло
Скорость охлаждения масла ниже, чем у воды, и она более равномерна на протяжении всего процесса охлаждения. Это делает масло более мягкой закалочной средой, что позволяет эффективно снизить склонность к деформации и растрескиванию при закалке. Минеральное масло является одним из наиболее часто используемых закалочных масел, и его охлаждающую способность можно регулировать путем изменения температуры масла, добавок и т. д. Для некоторых деталей роликовых цепей из стали 45#, требующих высокой точности и имеющих сложную форму, таких как пластины цепи, закалка в масле позволяет добиться лучшей размерной стабильности и механических свойств. Однако скорость охлаждения масла относительно низкая, что может привести к плохому эффекту упрочнения некоторых деталей малого размера или с тонкими стенками и не позволит достичь высокой твердости и прочности.
(III) Раствор рассола
Скорость охлаждения солевого раствора находится между скоростью охлаждения воды и масла, а характеристики охлаждения можно изменять, регулируя концентрацию соли и температуру воды. В целом, охлаждающая способность солевого раствора увеличивается с увеличением концентрации соли, но слишком высокая концентрация может привести к повышению коррозионной активности раствора и повреждению заготовок и оборудования. Например, 10%-ный солевой раствор является широко используемой средой для закалки. Скорость его охлаждения выше, чем у чистой воды, и он обладает лучшей однородностью. Он может в определенной степени уменьшить проблему растрескивания при закалке в чистой воде. В то же время он обладает более высокой эффективностью охлаждения, чем масло, и подходит для некоторых деталей роликовых цепей из стали 45# среднего размера и простой формы.
(IV) Водный раствор хлорида кальция
В качестве эффективной закалочной среды водный раствор хлорида кальция хорошо зарекомендовал себя при закалке стальной роликовой цепи № 45. Его уникальные охлаждающие свойства обеспечивают быстрое охлаждение на высокотемпературной стадии и соответствующее замедление скорости охлаждения на низкотемпературной стадии, тем самым эффективно снижая закалочное напряжение и уменьшая деформацию и склонность к растрескиванию заготовки. Исследования показали, что при закалке стальных роликов № 45 насыщенным водным раствором хлорида кальция при температуре 20℃ твердость роликов может достигать 56–60 HRC, при этом деформация внутреннего диаметра очень мала, способность к закалке высока, а комплексные характеристики и срок службы роликов могут быть значительно улучшены.

3. Влияние различных закалочных сред на характеристики роликовой цепи из стали № 45.
(I) Твердость и прочность
Благодаря быстрому охлаждению, закалка в воде обычно позволяет получить более высокую твердость и прочность стальной роликовой цепи № 45. Однако, если скорость охлаждения слишком высока, это может вызвать большее остаточное напряжение внутри заготовки, влияя на размерную стабильность и ударную вязкость. Хотя твердость и прочность при закалке в масле несколько ниже, чем при закалке в воде, это обеспечивает лучшую ударную вязкость и меньшую деформацию заготовки. Солевой раствор и водный раствор хлорида кальция позволяют достичь лучшего баланса между твердостью, прочностью и ударной вязкостью в соответствии с конкретными технологическими требованиями. Например, при одинаковых условиях твердость поверхности штифта из стали № 45 после закалки насыщенным водным раствором хлорида кальция значительно улучшается по сравнению со штифтом после закалки моторным маслом № 20, а также значительно повышается прочность на растяжение.
(II) Износостойкость
Закалочная среда также оказывает важное влияние на износостойкость роликовой цепи. Высокая твердость и однородная структура являются ключевыми факторами повышения износостойкости. Использование среды с равномерным охлаждением и хорошей закаливаемостью, такой как водный раствор хлорида кальция, позволяет роликовой цепи из стали № 45 достичь более высокой твердости и хорошей однородности структуры, тем самым повышая ее износостойкость. В практических применениях срок службы роликовых цепей, обработанных соответствующей закалочной средой, может быть значительно увеличен при тех же условиях эксплуатации.
(III) Срок службы при усталости
Усталостная долговечность роликовых цепей имеет большое значение. Распределение остаточных напряжений и структура организации, формирующиеся в процессе закалки, оказывают существенное влияние на усталостную долговечность. Закалка в воде может привести к концентрации больших остаточных напряжений на поверхности заготовки, что снижает усталостную долговечность. Закалка в масле и рассоле позволяют сформировать более равномерное распределение остаточных напряжений, что способствует увеличению усталостной долговечности. Кроме того, после закалки в водном растворе хлорида кальция, поскольку это эффективно снижает закалочное напряжение, заготовка приобретает более равномерную организацию и распределение остаточных напряжений, что также положительно влияет на увеличение усталостной долговечности роликовой цепи.

4. Факторы, которые следует учитывать при выборе закалочной среды.
(I) Размер и форма заготовки
Для деталей роликовых цепей из стали №45 небольшого размера или простой формы, таких как маленькие ролики, закалка в воде позволяет быстро охладить их и получить хороший эффект упрочнения благодаря относительно большому соотношению площади поверхности к объему. Для деталей большого размера или сложной формы, таких как большие пластины цепи, более подходит закалка в масле или рассоле для уменьшения деформации и склонности к растрескиванию. Поскольку скорость охлаждения в этих средах относительно равномерна, это позволяет эффективно избежать проблем концентрации напряжений, вызванных чрезмерной скоростью охлаждения.
(II) Материальный состав и организационное состояние
Химический состав и исходное структурное состояние стали № 45 оказывают существенное влияние на ее закаливаемые свойства. Например, изменение содержания углерода и легирующих элементов в материале повлияет на критическую скорость охлаждения и закаливаемость. Для стали № 45 с несколько низкой закаливаемостью можно выбрать закалочную среду с более высокой скоростью охлаждения, например, водный раствор хлорида кальция, чтобы обеспечить достаточную глубину закалочного слоя. В то же время, исходное структурное состояние материала, например, наличие полосчатой ​​структуры, структуры Видманштеттена и т. д., также влияет на эффект закалки и требует корректировки в зависимости от конкретной ситуации.
(III) Партия продукции и себестоимость
В крупномасштабном производстве стоимость является важным фактором. Вода в качестве закалочной среды недорога и легкодоступна. Это экономичный выбор для мелких деталей роликовых цепей, производимых в больших количествах. Однако для производства высокоточных и сложных деталей, хотя стоимость закалки в масле или рассоле относительно высока, в долгосрочной перспективе это может оказаться более выгодным с точки зрения общей стоимости, поскольку позволяет эффективно снизить процент брака и улучшить качество продукции. Кроме того, необходимо комплексно учитывать затраты на техническое обслуживание и срок службы закалочной среды.

5. Использование и поддержание охлаждающей среды.
(I) Меры предосторожности при использовании
При использовании воды в качестве закалочной среды следует обращать внимание на такие факторы, как температура воды, ее чистота и жесткость. Слишком высокая температура воды снизит скорость охлаждения и повлияет на эффективность закалки; примеси и слишком высокая жесткость воды могут вызвать такие проблемы, как ухудшение качества поверхности заготовки и образование накипи на оборудовании. При закалке в масле необходимо строго контролировать температуру, качество масла и условия перемешивания. Чрезмерная температура масла замедлит скорость охлаждения и даже может привести к возгоранию; а ухудшение качества масла повлияет на эффективность закалки, поэтому его необходимо регулярно заменять и фильтровать. При использовании солевого раствора и раствора хлорида кальция необходимо уделять внимание концентрации, температуре и антикоррозионным мерам раствора для обеспечения стабильности его охлаждающей способности и безопасной эксплуатации оборудования.
(II) Пункты технического обслуживания
Регулярный контроль различных параметров закалочной среды, таких как жесткость воды, вязкость масла и температура вспышки, а также концентрация рассола и раствора хлорида кальция, является ключом к обеспечению качества закалки. Одновременно необходимо поддерживать чистоту закалочного резервуара и своевременно удалять осадок и примеси. При закалке в масле следует также принимать меры противопожарной безопасности и устанавливать соответствующее противопожарное оборудование. Кроме того, использование соответствующих систем охлаждения и циркуляции может продлить срок службы закалочной среды и повысить ее эффективность и стабильность охлаждения.

6. Заключение
В заключение следует отметить, что выбор подходящей закалочной среды играет жизненно важную роль в повышении производительности и контроле качества стальных роликовых цепей № 45. Вода, масло, солевой раствор и раствор хлорида кальция имеют свои особенности. В практических применениях для достижения наилучшего эффекта закалки необходимо всесторонне учитывать размер, форму, состав материала, производственную партию и стоимость заготовки. Международные оптовые покупатели и производители должны глубоко понимать характеристики и область применения различных закалочных сред, укреплять сотрудничество с поставщиками термообработки, оптимизировать процесс закалки, тем самым повышая конкурентоспособность стальных роликовых цепей № 45 и удовлетворяя глобальный рыночный спрос на высококачественные компоненты трансмиссии.